列控中心測試系統(tǒng)（TCCTTCCT）數(shù)據(jù)建模的研究與應(yīng)用

張 玙（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073）

近年來隨著我國高鐵的發(fā)展，列控中心系統(tǒng)（T rain Con tro l Cen ter，TCC）已經(jīng)作為高速鐵路和客運專線列控系統(tǒng)地面信號控制的關(guān)鍵設(shè)施，為高速運行的列車提供了可靠的安全保證。但是由于列控中心系統(tǒng)的接口繁多、數(shù)據(jù)關(guān)系較為復(fù)雜，要具備測試執(zhí)行條件需要多種外部通信設(shè)備的配合，因此列控中心測試系統(tǒng)（T rain Con trol Cen ter Test，TCCT）為列控中心軟件提供了軟件應(yīng)用所需的系統(tǒng)仿真平臺及與列控中心相關(guān)的所有外部設(shè)備仿真接口，為列控中心的整個生產(chǎn)過程，包括研發(fā)，測試，設(shè)備出廠及室內(nèi)集成、驗收測試提供了一個安全可靠的測試平臺。

由于列控中心測試系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，測試執(zhí)行條件需要大量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)來源通常都是龐大復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)表，所以建立數(shù)據(jù)庫模型之上的數(shù)據(jù)邏輯模型是測試系統(tǒng)建設(shè)的一項基礎(chǔ)工程。數(shù)據(jù)模型是否準(zhǔn)確、清晰、合理，將直接影響測試系統(tǒng)測試過程的執(zhí)行與測試結(jié)果的準(zhǔn)確。基于以上原因在TCCT開發(fā)使用過程中，數(shù)據(jù)建模的工作至關(guān)重要，因此對于TCCT數(shù)據(jù)建模技術(shù)與方法的研究既具有理論意義又有實用價值。

張玙，女，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，助理工程師。主要研究方向為測試系統(tǒng)，曾參與鲅魚圈CIPS后備系統(tǒng)，滬寧防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，列控中心測試系統(tǒng)等項目。

1 建模概述

數(shù)據(jù)建模指的是對現(xiàn)實世界各類數(shù)據(jù)的抽象組織，確定數(shù)據(jù)庫需管轄的范圍、數(shù)據(jù)的組織形式等直至轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的數(shù)據(jù)庫。將經(jīng)過系統(tǒng)分析后抽象出來的概念模型轉(zhuǎn)化為物理模型后,在v isio等工具建立數(shù)據(jù)庫實體以及各實體之間關(guān)系的過程。

2 數(shù)據(jù)模型建立

數(shù)據(jù)建模大致分為3個階段，概念建模階段、邏輯建模階段和物理建模階段。概念建模階段主要是了解需求，進行需求分析確定實體；邏輯建模階段是對實體進行細(xì)化，細(xì)化成具體的表，同時豐富表結(jié)構(gòu)。物理建模階段是將在邏輯建模階段創(chuàng)建的各種數(shù)據(jù)庫對象生成為相應(yīng)具體數(shù)據(jù)庫對象。

2.1 概念建模

TCCT功能模塊主要分為中央控制單元模塊、配置信息服務(wù)器模塊、模擬器模塊（聯(lián)鎖模擬、鄰站列控中心模擬、采集邏輯模擬、臨時限速服務(wù)器模擬、CTC通信接口單元及CTC功能模擬、軌道電路通信接口單元及軌道電路功能模擬、PIO驅(qū)動采集單元功能模擬）、鄰站模擬模塊、列控中心仿真平臺以及圖形界面模塊。TCCT主要模擬了列控中心站內(nèi)和區(qū)間軌道電路的載頻、低頻信息編碼功能；臨時限速服務(wù)器發(fā)送臨時限速命令，應(yīng)答器報文的實時組幀、編碼和發(fā)送；區(qū)間信號機點燈控制；部分災(zāi)害自動防護等功能。

要實現(xiàn)上述功能，首先要有站場內(nèi)基本設(shè)備的數(shù)據(jù)，其中包括線路數(shù)據(jù)、軌道區(qū)段、信號機、應(yīng)答器、LEU以及PIO采集、驅(qū)動設(shè)備、鄰站TCC設(shè)備等。這些設(shè)備的實體模型是建立整個數(shù)據(jù)關(guān)系模型的基本前提，并且能為后續(xù)計算設(shè)備關(guān)系等運算奠定基礎(chǔ)。

這些實體的來源主要是TCC接口數(shù)據(jù)文件，其中包括采集配置表、驅(qū)動配置表、列車進路信息表、軌道區(qū)段配置表、線路數(shù)據(jù)表、LEU配置表、聯(lián)鎖接口表。建立數(shù)據(jù)模型時根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)源表的格式和內(nèi)容提取所需數(shù)據(jù)。

2.2 邏輯建模

測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為兩類，一類是通過數(shù)據(jù)源表直接提取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括信號機表、軌道區(qū)段表、應(yīng)答器表、PIO采集配置表、PIO驅(qū)動配置表、區(qū)間口信息表、以及LEU-應(yīng)答器對應(yīng)關(guān)系表、線路數(shù)據(jù)表和進路信息表。這些數(shù)據(jù)可以直接從相應(yīng)接口文件中按照一定格式提取出來。還有一類數(shù)據(jù)是通過已建立好的數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，包括方向繼電器與軌道區(qū)段的關(guān)聯(lián)，點燈繼電器和信號機的關(guān)聯(lián)，災(zāi)害繼電器和軌道區(qū)段的關(guān)聯(lián)以及PIO采集驅(qū)動對照關(guān)系。對象的UM L關(guān)系圖如圖1所示。

2.2.1 方向繼電器與軌道區(qū)段對照表

站內(nèi)軌道電路方向控制是在站內(nèi)每個軌道區(qū)段設(shè)置一個軌道電路方向繼電器，控制站內(nèi)軌道電路的發(fā)碼方向。區(qū)間軌道電路方向控制是在車站每個發(fā)車口配置一個區(qū)間方向繼電器，控制區(qū)間軌道電路方向的切換。TCCT模擬列控中心控制軌道電路發(fā)碼方向控制因而建立方向繼電器與軌道區(qū)段對照表，通過在PIO驅(qū)動表中查找所有類型為“站內(nèi)方向繼電器”的繼電器，將繼電器的名稱中包含的區(qū)段名稱和軌道區(qū)段表相關(guān)聯(lián)。

2.2.2 災(zāi)害繼電器和軌道區(qū)段對應(yīng)表

災(zāi)害防護是TCCT模擬列控中心采集落物災(zāi)害防護系統(tǒng)提供的繼電器接點信息，獲取落物災(zāi)害報警信息的功能。落物災(zāi)害發(fā)生時，應(yīng)控制災(zāi)害閉塞分區(qū)軌道電路發(fā)H碼。因此建立災(zāi)害繼電器和軌道區(qū)段的對照表，應(yīng)包括災(zāi)害繼電器名稱、采集點ID以及相關(guān)軌道區(qū)段ID等。

2.2.3 區(qū)間點燈繼電器與信號機對照表

區(qū)間信號機點燈控制是TCCT模擬列控中心驅(qū)動LJ/U J/H J繼電器實現(xiàn)區(qū)間信號機點燈的功能。因而建立區(qū)間點燈繼電器與信號機對應(yīng)表，應(yīng)包含信號機ID和采集繼電器ID，通過在PIO采集表中查找類型為“區(qū)間點燈繼電器”的繼電器，將繼電器名稱中包含的信號機名稱與LJ/U J/HJ繼電器關(guān)聯(lián)起來。

2.2.4 PIO采集與驅(qū)動對照表

TCCT模擬軌道電路方向控制時采集區(qū)間方向繼電器和區(qū)間軌道電路方向切換繼電器的狀態(tài)，與驅(qū)動方向不一致報警，因此要建立采集繼電器和驅(qū)動繼電器的對照表，將驅(qū)動繼電器與采集繼電器關(guān)聯(lián)起來。單采狀態(tài)下，一個驅(qū)動對應(yīng)一個采集；雙采狀態(tài)下，一個驅(qū)動對應(yīng)一個采集前點和一個采集后點。

2.3 物理建模

數(shù)據(jù)模型設(shè)計完成后，需要將大量的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源表中導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。以往通過人工方式，由于數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜，而且無法驗證數(shù)據(jù)的正確性；尤其是源數(shù)據(jù)表進行修改后，還要人工手動修改數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)數(shù)據(jù)，容易出現(xiàn)錯誤。所以通過TCCT數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程如圖2所示。

2.4 數(shù)據(jù)檢查

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成功后，需要檢查數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)檢查分為站場圖檢查、區(qū)段檢查和PIO檢查。站場圖檢查是通過和站場數(shù)據(jù)的比對查找不匹配的數(shù)據(jù)；區(qū)段檢查和PIO檢查時通過區(qū)分不同的類型更清晰的檢驗數(shù)據(jù)的正確性。

2.4.1 站場圖檢查

站場圖形繪制過程是通過人工利用A rcGis畫圖工具參照CAD站場圖進行繪制。繪制完成后通過文件形式將站場內(nèi)的設(shè)備保存。數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)直接讀取文件將整個站場圖形顯示出來。站場圖檢查方法如下。

1）區(qū)段信號機等設(shè)備檢查：判斷站場圖中區(qū)段、信號機、區(qū)段表、信號機表是否相匹配。

2）進路信息檢查：通過選取某條進路的聯(lián)鎖編號，站場圖中用不同顏色標(biāo)示出此條進路，包括該進路的始端信號機、終端信號機以及經(jīng)過區(qū)段。

3）信號類型檢查，主要是檢查信號機所屬類型（出站、進站、區(qū)間），所選類型的信號機會在站場圖中以不同的顏色顯示出來。

4）線路信息檢查，主要根據(jù)線路數(shù)據(jù)表中信息檢查，選中的區(qū)段和該區(qū)段所屬的信號機會在站場圖中顯示出來。

5）區(qū)段類型檢查，主要是將選中的所有此類型區(qū)段在站場圖上顯示出來。

顯示界面如圖3所示。

2.4.2 PIO 檢查

PIO檢查是主要是檢查采集配置、驅(qū)動配置表數(shù)據(jù)，根據(jù)采集表PIO類型分類顯示（區(qū)間方向、區(qū)間點燈、站內(nèi)方向、站內(nèi)軌道、區(qū)間軌道）、驅(qū)動表PIO類型分類顯示（區(qū)間改方、區(qū)間點燈、站內(nèi)方向）。顯示如圖4所示。

2.4.3 區(qū)段檢查

區(qū)段主要是檢查軌道區(qū)段配置內(nèi)的數(shù)據(jù)，根據(jù)區(qū)段類型分類顯示（股道、道岔、無岔、區(qū)間）。顯示如圖5所示。

3 結(jié)論

由于列控中心功能強大，控制邏輯復(fù)雜，并且安全性要求高，為實現(xiàn)所有功能并能夠在出現(xiàn)故障時導(dǎo)向安全，列控中心測試系統(tǒng)是一個非常重要的技術(shù)手段，然而復(fù)雜強大的數(shù)據(jù)支撐著這個測試系統(tǒng)的運行過程。

隨著哈大高鐵，寧杭，向莆的客運專線的開通，基于上述數(shù)據(jù)模型的列控中心測試系統(tǒng)為列控中心設(shè)備進行了嚴(yán)格的開發(fā)測試，集成測試等開通前期的準(zhǔn)備，為列控中心設(shè)備的運行提供安全可靠的保證。

今后隨著系統(tǒng)的逐步完善，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上通過進一步的數(shù)據(jù)處理為列控中心自動化測試提供更全面，更復(fù)雜的數(shù)據(jù)支撐。

[1] 科技運[2010]138號 客運專線列控中心技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 石坤，穆建成，葉峰．基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的列控中心報文自動化測試研究[J]．鐵路計算機應(yīng)用，2011(8)：47-50.

[3] 喻鋼，徐中偉．基于腳本技術(shù)的高速鐵路列控中心系統(tǒng)安全性自動化測試研究 [J]．鐵道學(xué)報，2011(12):56-64.